微弧氧化膜的电接触微动磨损特性与冲击行为研究

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1、国内图书分类号：TH117.1密级：公开国际图书分类号：531.43西南交通大学研究生学位论文微弧氧化膜的电接触微动磨损特性与冲击行为研究年级二零一五级姓名崔叶申请学位级别工学硕士专业材料科学与工程指导老师朱旻昊教授二零一八年五月ClassifiedIndex:TH117.1U.D.C:531.43SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONELECTRICALCONTACEFRETTINGWEARBEHAVIORANDIMPACTBEHAVIOROFMIC

2、RO-ARCOXIDATIONCOATINGGrade:2015Candidate:CuiYeAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpeciality:MaterialsScienceandEngineeringSupervisor:Prof.ZhuMin-haoMay.2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要铝作为地壳中含量最多的金属元素，其延展性高、塑形好，具有高强度和低密度的特点，但是目前铝合金的耐磨与耐蚀性均达不到要求，作为机械构件表现出质软和高摩擦系数的缺点，因此需要

3、对铝合金表面进行涂层处理以改善其综合性能。微弧氧化涂层技术是一种针对铝镁等轻质合金进行表面陶瓷化处理，该工艺简单，处理时间短，对环境无污染，具有很高的产业化应用价值。本文以氧化时间为变量制备不同表面性能的微弧氧化涂层，并表征了不同涂层的形貌演变与成分变化，同时还研究了涂层的电接触微动磨损行为与冲击行为。得出的主要结论如下：（一）不同氧化时间的微弧氧化涂层形貌演变与成分变化硅酸盐体系中制备的铝合金微弧氧化陶瓷膜除去主要成分元素Al和O元素，还含有电解液元素K和Si元素，四种元素的成分含量可由氧化时间调控。所有涂层表面形貌均为

4、典型的多孔形貌，60min时涂层过度氧化导致表面产生严重的烧蚀。当氧化时间小于50min，膜层厚度随时间增加，60min涂层表面由于烧蚀导致厚度下降。微弧氧化膜粗糙度随着氧化时间的增长而增大，50min氧化膜的粗糙度略有降低。（二）不同氧化时间的微弧氧化涂层的电接触微动磨损行为电微动磨损条件下，微弧氧化膜的接触电阻变化均可以分为三个阶段：绝缘阶段、接触电阻衰减阶段和导电阶段。10min、20min涂层因迅速失效导致接触电阻突降；30min~70min涂层的接触电阻衰减周期相对较长，磨损中裂纹的萌生导致电阻下降过程中波动较大

5、。随着氧化时间的增加，MAO涂层摩擦系数有两种相反的变化趋势，当氧化时间小于40min时，摩擦系数随着氧化时间的增加而减小，当氧化时间范围为50min至70min时，摩擦系数随着氧化时间的增加而增大。电接触微动过程中，微弧氧化涂层的磨损深度随着氧化处理时间的增大而减小，耐磨性随之增强，当氧化时间达到60min时，涂层会因表面烧蚀导致涂层磨损深度变大，且耐磨性变差。7个微弧氧化样品中，氧化时间50min时的MAO涂层磨损深度最小，耐磨性最佳。（三）不同氧化时间的微弧氧化涂层的冲击行为微弧氧化技术能够降低材料在冲击磨损中的动能

6、损失，氧化时间的差别导致涂层的动能损失不同。随着氧化时间的增加，涂层的动能损失呈现中间小两头大的趋势，西南交通大学硕士研究生学位论文第II页其中处于中间时间段的30min涂层的能量耗散最小，且冲击反弹速度最大。微弧氧化技术同时会增加材料在冲击磨损中的接触应力，且接触应力随着氧化时间的增加而增大。不同氧化时间造成MAO涂层表面微凸体面积的差别所造成的。当材料发生冲击磨损时，MAO涂层表面的微凸体先和冲击发生接触，微凸体在撞击作用下发生破碎形成磨屑，在后续冲击作用下磨屑覆盖在冲击磨痕表面。微弧氧化技术能够提高涂层的耐冲击磨损性

7、能，当氧化时间为30min时MAO涂层的磨损深度最小，磨损轮廓趋近于直线，其耐冲击磨损性能最佳。关键词：微弧氧化；微动磨损；电接触；冲击西南交通大学硕士研究生学位论文第III页AbstractAsthemostabundantmetalelementintheearth'scrust,aluminumhashighductilityandgoodplasticity.Ithasthecharacteristicsofhighstrengthandlowdensity.However,atpresent,thewearres

8、istanceandcorrosionresistanceofaluminumalloyscannotmeettherequirements,and,asmechanicalcomponents,ithasthedefectsofsoftqualityandhighfrictioncoefficient